A mész többfunkciós, gazdaságos és hatékony vegyi alapkő szerepet játszik az ipari szennyvízkezelésben, funkciója messze túlmutat az egyszerű sav{0}}bázis beállításon. Alapvető értéke abban rejlik, hogy a vízben oldott szennyező anyagokat kémiai és fizikai folyamatok során oldhatatlan szilárd anyagokká alakítja, ezáltal eléri az elválasztást és a tisztítást.
1. pH-beállítás és kicsapódási reakció
A mész fő összetevői a kalcium-oxid (CaO) vagy a kalcium-hidroxid (Ca(OH)₂), amelyek vízben oldva erősen lúgos környezetet képeznek. Ez az alapja minden funkciójának.
A savas szennyvizet gyorsan semleges vagy lúgos állapotba tudja semlegesíteni, megteremtve a szükséges feltételeket a későbbi kezeléshez és a fémkiváláshoz.
Lúgos körülmények között reakcióba léphet a vízben lévő különböző fémionokkal, és vízben -oldhatatlan hidroxidot vagy sócsapadékot képez. Például:
Nehézfémek (például réz, nikkel, cink, króm) eltávolítása: Cu²⁺ + Ca(OH)2 → Cu(OH)₂↓ + Ca²⁺
Foszfor eltávolítása: Ortofoszfáttal reagálva hidroxiapatit csapadék keletkezik: 5Ca²⁺ + 3PO₄3⁻ + OH⁻ → Ca5(PO4)3(OH)↓
Fluor eltávolítása: Kalcium-fluorid csapadék képződése: Ca²⁺ + 2F⁻ → CaF₂↓
2. Koagulációs-koaguláns szinergikus hatás
A mész nemcsak lúgos környezetet biztosít, hanem az általa termelt kalciumionok (Ca²⁺) és maga a csapadék is fizikai-kémiai szinergikus hatást fejt ki:
A Ca²⁺ összenyomhatja a szennyvízben lévő kolloid részecskék elektromos kettős rétegét, csökkentve azok stabilitását és elősegítve a kolloid koagulációt.
A keletkező kalcium-hidroxid mikrooldható anyagok és pelyheik a képződés és az ülepedés során finom hálóként működnek, mechanikusan kapszulázzák, adszorbeálják, elsöprik a vízben lévő finom szuszpendált részecskéket, szerves pigmenteket és egyes kolloid anyagokat, ezáltal összeülepednek. Ez az eljárás jelentősen javítja a zavarosság és a szín eltávolításának hatékonyságát.
3. Speciális szennyező anyagok speciális kezelési képessége
Bizonyos ipari szennyvízforgatókönyvekben a mész döntő szerepet játszik:
Demulgeálás és olajeltávolítás: Olajos és emulgeált szennyvíz esetén a magas pH-jú környezet megzavarhatja az emulgeált olajcseppek stabil határfelületét, elősegítve az olaj demulgeálását és elválasztását.
Elszappanosítás: A szennyvízben lévő zsírsavakat és egyéb szerves anyagokat elszappanosíthatja, így oldhatatlan kalciumszappanok keletkeznek, amelyek könnyebben eltávolíthatók.
Kémiai szilárdulás: A szulfidokat, arzenátokat stb. tartalmazó szennyvíz esetében stabilabb kalcium-só-csapadékot tud létrehozni, csökkentve azok toxicitását és migrációját.
4. Keménység eltávolítása
A mész a leghatékonyabb a „karbonátkeménység” (azaz a hidrogén-karbonát-ionokhoz kötött kalcium- és magnéziumkeménység) eltávolításában. A magreakció a "bikarbonát lúgosítása":
Kalciumkeménység eltávolítása: Ca(OH)₂ + Ca(HCO3)₂ → 2CaCO3↓ + 2H₂O
Ez a reakció döntő fontosságú: a külsőleg bevitt kalciumionok (mészből) reagálnak a vízben lévő kalcium-hidrogén-karbonáttal, és kalcium-karbonát csapadékot képeznek. Elméletileg 1 molekula kalcium-hidrogén-karbonát eltávolításához 1 molekula mészre van szükség, és 2 molekula kalcium-karbonát csapadék keletkezik.
Magnéziumkeménység eltávolítása: Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ → Mg(OH)₂↓ + 2CaCO₃↓ + 2H₂O
A magnézium eltávolításához magasabb pH-értékre van szükség (általában 10,5 felett), mivel a magnézium-hidroxid oldhatósága kisebb. A mész először a magnézium-karbonátot magnézium-hidroxid csapadékká alakítja, miközben a kapcsolódó bikarbonát ionokat kalcium-karbonát csapadékká alakítja.
A szennyvíz mélylágyítását igénylő alkalmazásokban (a karbonátos és a nem-{0}}karbonátos keménység egyidejű eltávolítása) általában a "mész--szóda-eljárást" használják.
Mész (Ca(OH)₂): Eltávolítja a karbonátkeménységet (a fent leírtak szerint).
Soda hamu (Na₂CO₃): Eltávolítja a nem{0}}karbonátos keménységet. Például:
CaCl₂ + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCl
MgSO₂ + Na2CO3 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCO₃↓ + Na2SO4
Ezzel a kombinált eljárással a teljes keménységet alacsony szintre csökkentheti megfelelő pH-érték mellett.